基于modbus協(xié)議的無源智能配網(wǎng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于MODBUS協(xié)議的無源智能配網(wǎng)裝置，包括主控制器；與主控制器分別連接的人機(jī)界面顯示器、按鍵控制電路、高壓側(cè)電氣參數(shù)采集單元、高壓側(cè)線路開關(guān)量輸入單元、開關(guān)量輸出單元和故障檢測及記錄單元；以及與主控制器通過串行通信接口連通的光纖通信接口設(shè)備；以及與光纖通信接口設(shè)備通過基于MODBUS協(xié)議的光纖連通的通用微機(jī)保護(hù)裝置和另一臺無源智能配網(wǎng)裝置連通。本發(fā)明將無源智能配網(wǎng)裝置同光纖通信接口設(shè)備結(jié)合使用，在保證繼電保護(hù)裝置穩(wěn)定工作的同時，將相關(guān)電氣參數(shù)通過光纖傳輸，使電力通信網(wǎng)絡(luò)具備可擴(kuò)展性，通用性和穩(wěn)定性，使輸配電更加智能化。
【專利說明】基于MODBUS協(xié)議的無源智能配網(wǎng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無源智能配網(wǎng)裝置，尤其是涉及一種基于MODBUS協(xié)議的無源智能配網(wǎng)裝置，屬于電力通信配電裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在2-35KV的輸配電領(lǐng)域，常規(guī)的繼電保護(hù)裝置都不帶通信接口或者采用電纜作為傳輸介質(zhì)，通信質(zhì)量不高，通信距離有局限性，通信誤碼高。同時不同繼電保護(hù)裝置廠家采用的通信協(xié)議不同，相互之間兼容性不好。造成電力通信網(wǎng)絡(luò)通信不穩(wěn)定，不方便進(jìn)行擴(kuò)展。
[0003]同時，當(dāng)前對農(nóng)村電網(wǎng)改造應(yīng)按照“安全可靠，技術(shù)適用，減少維護(hù)，節(jié)能環(huán)?！钡脑瓌t。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠為電力通信網(wǎng)絡(luò)提供可擴(kuò)展性，通用性和穩(wěn)定性功能的基于MODBUS協(xié)議的無源智能配網(wǎng)裝置。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
基于MODBUS協(xié)議的無源智能配網(wǎng)裝置，其特征在于，包括主控制器、光纖通信接口設(shè)備、通用微機(jī)保護(hù)裝置、人機(jī)界面顯示器、按鍵控制電路、高壓側(cè)電氣參數(shù)采集單元、高壓側(cè)線路開關(guān)量輸入單元、開關(guān)量輸出單元和故障檢測及記錄單元，所述的人機(jī)界面顯示器、按鍵控制電路、電氣參數(shù)采集單元、高壓側(cè)線路開關(guān)量輸入單元、開關(guān)量輸出單元和故障檢測及記錄單元均與主控制器連通，而所述的主控制器通過串行通信接口與所述的光纖通信接口設(shè)備連接，同時通過上位機(jī)通信接口與上層監(jiān)控系統(tǒng)連通，所述的光纖通信接口設(shè)備則通過基于MODBUS協(xié)議的光纖分別與通用微機(jī)保護(hù)裝置和另一臺無源智能配網(wǎng)裝置連通。
[0006]進(jìn)一步，還包括打印設(shè)備，所述的打印設(shè)備與主控制器連接。
[0007]此外，所述的主控制器為16位DSP微處理器。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所述的基于MODBUS協(xié)議的無源智能配網(wǎng)裝置將開關(guān)電源技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)、光纖通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和繼電保護(hù)技術(shù)結(jié)合，以“安全可靠，技術(shù)適用，減少維護(hù)，節(jié)能環(huán)保”為原則。使得本發(fā)明具有良好的經(jīng)濟(jì)性、實用性、穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性；本發(fā)明在具備常規(guī)繼電保護(hù)裝置功能的同時，利用光纖作為傳輸媒介，采用MODBUS通信協(xié)議同其他電力設(shè)備可靠互聯(lián)，比以電纜作為傳輸媒介通信距離更遠(yuǎn)，通信誤碼率低，穩(wěn)定性更好；采用MODBUS通信協(xié)議連接，不存在因通信協(xié)議不合而不可互聯(lián)的問題，使通信網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展，且以低成本模式實現(xiàn)了常規(guī)繼電保護(hù)裝置的功能，而采用光纖通信則實現(xiàn)了配電自動化、智能化、同時還有利于環(huán)保，尤其適用于2-35KV輸配電領(lǐng)域。
[0009]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖中主要附圖標(biāo)記含義為: 1、高壓側(cè)電氣信號采集單元2、高壓側(cè)線路開關(guān)量輸入單元
3、開關(guān)量輸出單兀4、主控制器
5、人機(jī)界面顯示器6、按鍵控制電路
7、故障檢測及記錄單元8、上位機(jī)通信接口
9、串行通信接口10、打印設(shè)備
I1、光纖通信接口設(shè)備12、通用微機(jī)保護(hù)裝置 13、無源智能配網(wǎng)裝置。
【具體實施方式】
[0011]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行具體的介紹。
[0012]圖1為本發(fā)明一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]如圖1所示:基于MODBUS協(xié)議的無源智能配網(wǎng)裝置，包括主控制器4、光纖通信接口設(shè)備11、通用微機(jī)保護(hù)裝置12、人機(jī)界面顯示器5、按鍵控制電路6、高壓側(cè)電氣參數(shù)采集單元1、高壓側(cè)線路開關(guān)量輸入單元2、開關(guān)量輸出單元3、故障檢測及記錄單元7和打印設(shè)備10，所述的人機(jī)界面顯示器5、按鍵控制電路6、高壓側(cè)電氣參數(shù)采集單元1、高壓側(cè)線路開關(guān)量輸入單元2、開關(guān)量輸出單元3、故障檢測及記錄單元7和打印設(shè)備10均與主控制器4連通，所述的主控制器4通過上位機(jī)通信接口 8與上層監(jiān)控系統(tǒng)連接，同時所述的主控制器4通過串行通信接口 9與所述的光纖通信接口設(shè)備11連接，而所述的光纖通信接口設(shè)備11則通過基于MODBUS協(xié)議的光纖分別與通用微機(jī)保護(hù)裝置12和另一臺無源智能配網(wǎng)裝置13連通。
[0014]本發(fā)明的具體過程為:高壓側(cè)電氣參數(shù)采集單元I和高壓側(cè)線路開關(guān)量輸入單元2將采集的電氣信號以及輸入的信息(實時數(shù)據(jù)信號)傳送給主控制器4，所述的主控制器4為16位DSP微處理器，其由內(nèi)部電路進(jìn)行實時數(shù)據(jù)信號的濾波、放大處理，同時通過主控制器4利用相關(guān)計算機(jī)算法進(jìn)行信號處理，將采集到的電氣信號通過人機(jī)界面顯示器5顯示，所述的按鍵控制電路6對相關(guān)電氣參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，而故障檢測及記錄單元7則通過檢測當(dāng)前電網(wǎng)線路，變壓器的信號，同時對實時數(shù)據(jù)分析，判斷和存儲，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有故障信號，主控制器4發(fā)出分閘信號通過開關(guān)量輸出單元3輸出，使斷路器分閘，保護(hù)電力設(shè)備，并記錄故障原因，便于電力部門查找原因，實現(xiàn)配網(wǎng)的自動化和智能化。同時利用上位機(jī)通信接口8直接與上層監(jiān)控設(shè)備連接，將檢測到的電氣信息直接上傳至上層監(jiān)控設(shè)備，且通過打印設(shè)備10將相關(guān)信息打印保存，具體，主控制器與其他部件之間的通信采用2400、4800、9600、14400的波特率，實現(xiàn)一主多從同步通信方式。
[0015]而光纖通信接口設(shè)備11將通用微機(jī)保護(hù)裝置12經(jīng)過基于MODBUS協(xié)議的光纖傳輸?shù)男盘柦?jīng)過解碼、編碼處理后，通過串行通信接口 9傳輸給主控制器4，同時將主控制器4發(fā)送的命令解碼處理后通過光纖傳輸給通用微機(jī)保護(hù)裝置12和另一臺無源智能配網(wǎng)裝置13。
[0016]本發(fā)明利用光纖作為傳輸媒介，采用MODBUS通信協(xié)議同其他電力設(shè)備可靠互聯(lián)，比以電纜作為傳輸媒介通信距離更遠(yuǎn)，通信誤碼率低，穩(wěn)定性更好。采用MODBUS協(xié)議連接，不存在因通信協(xié)議不合而不可互聯(lián)的問題，使通信網(wǎng)絡(luò)具備極強(qiáng)的可擴(kuò)展性
無源自供電技術(shù):依據(jù)互感原理和能量守恒原理，通過一次高壓電流互感器從高壓線路獲得的能量，通過濾波、整流等處理轉(zhuǎn)化為供電電源給整個裝置供電。
[0017]電氣信號采集:通過一次高壓電流互感器采集電流信號，通過電壓互感器采集電壓信號，經(jīng)過內(nèi)部電路轉(zhuǎn)化，再進(jìn)行濾波、放大處理后進(jìn)入主控制器4，主控制器4進(jìn)行電氣信號處理計算，通過人機(jī)界面顯示器5顯示。
[0018]電氣信號的監(jiān)測:內(nèi)部采用光電耦合器、繼電器等器件為當(dāng)前電網(wǎng)預(yù)留一些開入量，用以監(jiān)測如變壓器油溫過高報警，輕瓦斯，高溫，超高溫報警等報警信號，同時預(yù)留開出量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有報警信號時，在分閘的同時，開出量節(jié)點可發(fā)出報警信號。
[0019]故障記錄的保存與查看:采用Flash存儲和CPU低功耗技術(shù)，當(dāng)發(fā)生故障時，外部電源斷開，此時可利用整個裝置內(nèi)部的高性能鋰電池供電，通過人機(jī)界面顯示器5查看故障記錄，并可將故障記錄存儲至CPU內(nèi)部的Flash中。
[0020]保護(hù)功能:本發(fā)明具有定時限、反時限曲線保護(hù)、零序保護(hù)、速斷保護(hù)功能，且具有低電壓保護(hù)、過電壓保護(hù)、功率方向保護(hù)、距離保護(hù)、差動保護(hù)以及高頻保護(hù)等。
[0021 ] 本發(fā)明通過采用開關(guān)電源技術(shù)，直接通過一次高壓電流互感器從高壓線路互感獲得能源為本發(fā)明供電，同時采集高壓電氣參數(shù)，然后經(jīng)濾波、運放、A/D采樣等技術(shù)，監(jiān)測當(dāng)前電網(wǎng)的相關(guān)參數(shù)，如三相電流，零序電流，變壓器油溫等，并實現(xiàn)三段式保護(hù)，變壓器保護(hù)、分閘、重合閘、輕瓦斯、重瓦斯、溫報警、超高溫報警等保護(hù)功能。
[0022]從經(jīng)濟(jì)角度上，本發(fā)明省去了如直流屏，蓄電池，PT柜等設(shè)備，大大節(jié)約了成本。
[0023]從穩(wěn)定性和使用周期上，本發(fā)明采用從高壓電流互感器取電給通用微機(jī)保護(hù)裝置12供電的原理，直接解決了輔助電源(如蓄電池，UPS)的使用周期短、不穩(wěn)定的問題，使配電設(shè)備穩(wěn)定性大大加強(qiáng)，使用周期增加。通信線路上采用光纖作為通信媒介，大大提高了通信的穩(wěn)定性。
[0024]從實用性上，本發(fā)明對所采用的高壓電流互感器沒有技術(shù)要求，通常的高壓電流互感器均可，大大增加了實用性和普遍性，同時采用MODBUS通信協(xié)議，使得可以同時配套其他外部設(shè)備聯(lián)網(wǎng)使用。
[0025]從環(huán)保方面，相對于以往的配電設(shè)備，本發(fā)明省略了有污染的蓄電池，大大減少了蓄電池、UPS等在使用中對環(huán)境的污染。
[0026]本發(fā)明按照上述實施例進(jìn)行了說明，應(yīng)當(dāng)理解，上述實施例不以任何形式限定本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于MODBUS協(xié)議的無源智能配網(wǎng)裝置，其特征在于，包括主控制器、光纖通信接口設(shè)備、通用微機(jī)保護(hù)裝置、人機(jī)界面顯示器、按鍵控制電路、高壓側(cè)電氣參數(shù)采集單元、高壓側(cè)線路開關(guān)量輸入單元、開關(guān)量輸出單元和故障檢測及記錄單元，所述的人機(jī)界面顯示器、按鍵控制電路、電氣參數(shù)采集單元、高壓側(cè)線路開關(guān)量輸入單元、開關(guān)量輸出單元和故障檢測及記錄單元均與主控制器連通，而所述的主控制器通過串行通信接口與所述的光纖通信接口設(shè)備連接，同時通過上位機(jī)通信接口與上層監(jiān)控系統(tǒng)連通，所述的光纖通信接口設(shè)備則通過基于MODBUS協(xié)議的光纖分別與通用微機(jī)保護(hù)裝置和另一臺無源智能配網(wǎng)裝置連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MODBUS協(xié)議的無源智能配網(wǎng)裝置，其特征在于，還包括打印設(shè)備，所述的打印設(shè)備與主控制器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MODBUS協(xié)議的無源智能配網(wǎng)裝置，其特征在于，所述的主控制器為16位DSP微處理器。
【文檔編號】H02J13/00GK103441574SQ201310340318
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】于寶成 申請人:張家港瑞自電氣有限公司